캐스팅

Casting
플라스틱 몰딩에 대한 내용은 몰딩(프로세스)을 참조하십시오.
기타 용도는 주조(동음이의)를 참조하십시오.
주철 주조

주조는 보통 액체를 주형에 붓는 제조 공정으로, 원하는 모양의 속이 빈 공동이 들어 있다가 굳을 수 있도록 하는 공정이다.응고된 부분은 주물이라고도 하는데, 이 주물은 금형에서 배출되거나 분해되어 공정을 완성한다.주조 재료는 일반적으로 두 개 이상의 성분을 혼합한 후 경화되는 금속 또는 다양한 시간 설정 재료로, 에폭시, 콘크리트, 석고, 점토 등이 그 예다.주물은 다른 방법으로 만들기 어렵거나 비경제적일 수 있는 복잡한 모양을 만드는 데 가장 많이 사용된다.공작기계침대, 선박용 프로펠러 등과 같은 중장비는 여러 개의 작은 조각들을 결합하여 조작하는 것이 아니라 필요한 크기로 쉽게 주조할 수 있다.[1]

캐스팅은 7000년 된 과정이다.현존하는 가장 오래된 주조물은 기원전 3200년에 만들어진 구리 개구리다.[2]

역사

역사를 통틀어 금속 주물은 도구, 무기, 종교적인 물건을 만드는데 사용되어 왔다.금속 주조 역사와 발전은 남부 아시아(중국, 인도, 파키스탄 등)로 거슬러 올라갈 수 있다.[3] 남아시아의 전통과 종교는 동상과 유물 주조물에 크게 의존했다.[4]이 물건들은 납을 입힌 구리 합금으로 자주 만들어졌다.[5]야금업이 시작된 이래로 대부분의 주조물들은 돌이나 세라믹으로 만든 단순한 1~2조각의 주형이었다.그러나, 수많은 고대 문명에서 밀랍 주물의 분실 증거가 있다.[4]

모헨조다로의 춤추는 소녀

잃어버린 왁스 과정은 고대 메소포타미아에서 시작되었다.로스트왁스 주조에 대한 가장 일찍 알려진 기록은 바빌로니아 스파르타의 고대 도시에 있는 쐐기풀로 쓰여진 점토판으로, 열쇠를 주조하는 데 얼마나 많은 왁스가 필요한지를 구체적으로 기록하고 있다.[6]세계 고고학 기록에서 가장 일찍 알려진 주물은 열린 돌 틀로 만들어졌다.[7]로스트 왁스 방식에는 직접 로스트 왁스 방식과 간접 로스트 왁스 방식 두 가지가 있다.직접성형방법은 왁스재료를 수공구 등으로 주조물과 동일한 왁스성형으로 제작하는 방법이며, 간접성형방법은 왁스성형을 금형을 통해 제작하는 방법이다.다이렉트 몰딩 방식은 기술 수준이 높은 장인이어야 하며 그렇지 않으면 주물의 품질을 보장할 수 없다.다만 수동직접몰딩의 한계는 그 효율이 너무 낮아 대량생산을 할 수 없다는 점이다.이런 점에서 간접 몰딩은 장점이 있다.간접 주형에서 장인들은 보통 돌, 나무, 점토 또는 다른 플라스틱 재료로 주형을 만든다.[8]

초기 문명은 용해된 구리의 유동성에 도움을 주어 더 복잡한 디자인을 주조할 수 있게 했다.예를 들어, 모헨조다로의 춤추는 소녀는 잃어버린 왁스 기법을 가장 잘 활용하는 구리 합금 주조물이다.[4]로스트 왁스 주조는 기원전 4000년 또는 찰콜리트 시기로 거슬러 올라갈 수 있다.[4]이 기술의 가장 오래된 연구 사례 중 하나는 인더스 계곡 문명의 6,000년 된 부적이다.[9]

인도는 동전을 대량 생산하기 위해 주조 방법을 사용한 최초의 문명 중 하나로 여겨진다.기원전 1000년경, 동전은 은으로 만들어졌지만, 천년이 진행되면서 동전은 주조 구리 합금으로 바뀌었다.[4]새로운 구리 동전을 대량 생산하기 위해 신기술이 개발되었다.멀티피스 스택형 코인 템플릿 몰드가 도입되었다.여러 개의 금형을 흙 원통 위에 올려 놓아 용해된 금속이 중앙으로 쏟아져 내려 열린 공간에 채워지고 굳어질 수 있도록 했다.[4]이 과정에서 100개의 동전이 동시에 생산될 수 있었다.[4]

중동과 서아프리카에서는 잃어버린 왁스 기술이 야금 전통에 매우 일찍 사용되었고 중국은 훨씬 후에 그것을 채택했다.서유럽에서 잃어버린 밀랍 기술은 인더스 계곡 문명에 비해 특히 거의 사용되지 않았던 것으로 여겨진다.[4]셰인왕조(기원전 1600~1040년) 당시 안양 도성에서는 유실된 왁스 조각이 발견되지 않은 반면, 다량(10만 점)의 조각 조각 조각이 발견됐다.이로 인해 이 왕조 시대에는 수도에서 잃어버린 밀랍을 행하지 않았다는 결론이 내려졌다.그러나 기원전 1300년경에 제작된 투자 몰딩을 사용하여 만들어진 마스크가 발견된 것은 잃어버린 왁스 기법이 중국의 다른 지역에 영향을 미쳤을 수 있다는 것을 보여준다.[10]

역사학자들은 대포의 개발의 기원에 대해 논쟁을 벌이지만 대부분의 증거는 18세기와 19세기의 터키와 중앙아시아를 가리킨다.대포의 주조 공정은 진흙 코어를 사용하므로 좀 더 복잡하다. 이 템플릿은 주위에 점토를 성형한 다음 철제 띠로 주물을 결합하는 주물 피트에서 조립을 한다.[4]

종류들

주요 기사:제조 공정 목록 § 주조

금속

Rachel Whiteread의 Judenplatz 홀로코스트 기념관(이름 없는 도서관)도서관 선반에 놓인 콘크리트 타설 책들이 뒤집혔다.
주요기사 : 주조(금속작업)

금속작업에서는 금속이 액체가 될 때까지 가열한 다음 주형에 붓는다.금형은 원하는 모양을 포함하고 있는 속이 빈 공동이지만 금형에는 금속이 금형을 채울 수 있도록 하는 주자와 라이저도 포함되어 있다.그리고 나서 금형과 금속은 금속이 굳을 때까지 냉각된다.그런 다음 응고된 부분(주물)을 금형에서 회수한다.후속 작업은 주조 공정(예: 러너 및 라이저)으로 인해 발생하는 과도한 소재를 제거한다.

석고, 콘크리트 또는 플라스틱 수지

주요 기사:수지 주조

석고 및 기타 화학적 경화 재료(예: 콘크리트 및 플라스틱 수지)는 위에서 언급한 바와 같이 1회용 폐금형, 다회용 '피스' 금형 또는 작은 강체 조각으로 만든 금형 또는 라텍스 고무와 같은 유연한 재료로 주조될 수 있다(이 금형은 외부 금형으로 지지된다.석고나 콘크리트를 주조할 때 재료 표면이 평평하고 투명성이 떨어진다.종종 국소적인 치료법이 표면에 적용된다.예를 들어, 페인트칠과 에칭은 금속이나 돌의 외관을 주는 방식으로 사용될 수 있다.또는 재료는 초기 주조 공정에서 변경되며, 석재 외관을 위해 색상의 모래를 포함할 수 있다.석고 대신 콘크리트를 주조함으로써 조각이나 분수, 야외용 좌석을 만들 수 있다.고품질 대리석의 시뮬레이션은 종종 다양한 색상을 사용하여 색칠을 위해 분말을 첨가한 특정 화학적으로 설정된 플라스틱 수지(예: 에폭시 또는 폴리에스테르, 열성 폴리머)를 사용할 수 있다.후자는 세면대, 세면대, 샤워대 등을 만드는 일반적인 수단이며, 다양한 색상의 숙련된 작업으로 천연 대리석이나 트라버틴에서 흔히 볼 수 있는 것과 같은 시뮬레이션된 얼룩무늬를 만들어 낸다.

다듬질

원주형에는 금형에 재료를 붓기 위한 접근 포트뿐만 아니라 [10]금형의 솔기와 결함으로 인한 불규칙성이 종종 포함되어 있다.[11]이러한 원하지 않는 비트를 자르거나 갈거나 면도하거나 샌딩하는 과정을 "페틀링(fettling)"[12][13]이라고 한다.현대에는 다듬질 공정에서 보다 반복적인 부분을 수행하기 위해 로봇 공정이 개발되었지만,[14] 역사적으로 족쇄는 이러한 고된 작업을 수동으로 수행했고,[5] 종종 건강에 위험한 조건에서 수행되었다.[15]

다듬질 공법은 결과 제품의 비용을 크게 증가시킬 수 있으며, 금형의 설계자들은 금형의 모양, 주조되는 재료, 그리고 때로는 장식적인 요소들을 포함시킴으로써 그것을 최소화하려고 한다.[16][10]

주조공정 시뮬레이션

주조 공정 시뮬레이션은 수치적 방법을 사용하여 금형 충전, 고체화, 냉각 등을 고려한 주조 부품 품질을 계산하고 주조 기계적 특성, 열 응력 및 왜곡에 대한 정량적 예측을 제공한다.시뮬레이션은 제작이 시작되기 전에 주조 부품의 품질을 미리 정확하게 설명한다.주물 연결은 필요한 구성 요소 속성과 관련하여 설계될 수 있다.이는 완전한 주조 시스템의 정밀한 배치로 에너지, 재료 및 툴링 비용 절감으로 이어지기 때문에 사전 생산 샘플링 감소 이상의 이점이 있다.

이 소프트웨어는 사용자가 부품 설계, 패턴과 금형 제작, 열처리 및 마감까지 용해 작업 및 주조 방법 결정 등을 지원한다.이렇게 하면 전체 주조 제조 경로에 걸쳐 비용이 절감된다.

주조 공정 시뮬레이션은 70년대 초반부터 시작된 대학, 주로 유럽과 미국에서 개발되었으며, 지난 50년간 주조 기술에 있어 가장 중요한 혁신으로 평가받고 있다.80년대 후반부터 상용 프로그램(AutoCAST, MAGMA 등)을 이용할 수 있어 주조 공장에서는 주조 공정 중 금형 내부에서 일어나는 일이나 다이(Die)에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley, p. 277, ISBN 0-471-65653-4
  2. ^ Ravi, B. (2005), Metal Casting: Computer-Aided Design and Analysis (1st ed.), PHI, ISBN 81-203-2726-8
  3. ^ Davey, Christopher J. (2009). J. Mei; Th. Rehren (eds.). The early history of lost-wax casting. Metallurgy and Civilisation: Eurasia and Beyond. London. pp. 147–154.
  4. ^ a b c d e f g h i Craddock, Paul T (October 8, 2014). "The Metal Casting Traditions of South Asia: Continuity and Innovation". Indian Journal of History of Science. 50 (1): 55–82.
  5. ^ a b Jane L. Bassett; Peggy Fogelman; David A. Scott; Ronald C. Schmidtling (2008). The Craftsman Revealed: Adriaen de Vries, Sculptor in Bronze. Getty Publications. pp. 269–. ISBN 978-0-89236-919-5.
  6. ^ Hunt, L. B. (1980). The Long History of Lost Wax Casting, Gold Bulletin. p. 66-79.
  7. ^ Peng, Peng (2020). Metalworking in Bronze Age China: The Lost-Wax Process. Cambria Press. p. 5.
  8. ^ Feinberg, Wilburt (1983). Lost-wax Casting: A practitioners manual.
  9. ^ Thoury, M.; 외 (2016)"높은 공간 역학-광채 발광 영상을 통해 가장 초기 손실-왁스 주조 물체의 야금성이 드러난다."네이처 커뮤니케이션즈 7. doi:10.1038/ncomms13356
  10. ^ a b c Gordon Elliott (2006). Aspects of Ceramic History: A Series of Papers Focusing on the Ceramic Artifact As Evidence of Cultural and Technical Development. Gordon Elliott. pp. 52–. ISBN 978-0-9557690-0-9.
  11. ^ B. Ravi (1 January 2005). Metal Casting: Computer-Aided Design and Analysis. PHI Learning Pvt. Ltd. pp. 92–. ISBN 978-81-203-2726-9.
  12. ^ T F Waters (11 September 2002). Fundamentals of Manufacturing For Engineers. CRC Press. pp. 17–. ISBN 978-0-203-50018-7.
  13. ^ James T. Frane (1994). Craftsman's Illustrated Dictionary of Construction Terms. Craftsman Book Company. pp. 126–. ISBN 978-1-57218-008-6.
  14. ^ The British Foundryman. 1986. p. 80.
  15. ^ Sidney Pollard (1993). A History of Labour in Sheffield. Gregg Revivals. pp. 284–285. ISBN 978-0-7512-0215-1.
  16. ^ Iron and Steel. Louis Cassier. 1971. p. 80.
  17. ^ "Plaster Casting process". Archived from the original on 2020-05-26.

추가 읽기